2020年度 超流動   Superfluidity

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開講元
物理学コース
担当教員名
大熊 哲 
授業形態
講義
メディア利用
Zoom
曜日・時限(講義室)
月1-2(S514)  
クラス
-
科目コード
PHY.C442
単位数
1
開講年度
2020年度
開講クォーター
1Q
シラバス更新日
2020年9月18日
講義資料更新日
-
使用言語
英語
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講義の概要とねらい

液体ヘリウムを極低温にまで冷やすと、液体が粘性なく流れる超流動状態となります。この超流動状態は、量子現象が巨視的スケールで現れたものです。本講義では、この超流動の物理を概観し、それが量子多体問題としてどのようにして理解・記述できるのかを講義します。
特に、超流動状態の性質、ボース・アインシュタイン凝縮、量子渦と素励起、二流体模型と音波、二次元系超流動などを習得することを目指します。

到達目標

【テーマ】極低温において現れる巨視的量子現象である超流動をテーマとし、その物理が量子多体問題としてどのように理解・記述できるのかを学びます。
【到達目標】液体ヘリウムを極低温にまで冷やすと、液体が粘性なく流れる超流動状態となることを学びます。さらに、超流動の物理が、量子現象が巨視的スケールで現れたものとして理解・記述できるようになることを目標とします。

キーワード

ボーズ・アインシュタイン凝縮,超流動,相図,量子渦, 素励起,音波, 二流体模型

学生が身につける力(ディグリー・ポリシー)

専門力 教養力 コミュニケーション力 展開力(探究力又は設定力) 展開力(実践力又は解決力)

授業の進め方

講義資料を各講義開始時に配布します。講義内容をよりよく理解するため、講義と関連する課題を出します。通常の講義時間中に中間試験(50分間)の実施を予定しています。

授業計画・課題

  授業計画 課題
第1回 液体ヘリウムの相図 ヘリウム3及びヘリウム4の相図を説明せよ。
第2回 超流動状態の性質 超流動の基本性質を説明せよ。
第3回 ボース・アインシュタイン凝縮 ボース・アインシュタイン凝縮を説明せよ。
第4回 量子渦と素励起 素励起と超流動の関係について説明せよ。
第5回 二流体模型と音波 ヘリウム4中の様々な音波を説明せよ。
第6回 二次元系超流動 二次元系超流動の特徴について述べよ。
第7回 超流動に関するその他のトピックス 興味をもった超流動に関するその他のトピックスについて説明せよ。

授業時間外学修(予習・復習等)

学修効果を上げるため,教科書や配布資料等の該当箇所を参照し,「毎授業」授業内容に関する予習と復習(課題含む)をそれぞれ概ね100分を目安に行うこと。

教科書

講義中に紹介する。

参考書、講義資料等

講義中に紹介する。プリントを配布する。

成績評価の基準及び方法

試験とレポートによる。→ 期末レポートによる。 

関連する科目

  • ZUB.Q204 : 量子力学第一
  • ZUB.Q206 : 量子力学第二
  • ZUB.S205 : 熱・統計力学第一
  • ZUB.S310 : 熱・統計力学第二
  • PHY.S440 : 統計力学Ⅲ
  • PHY.Q438 : 多体系の量子力学
  • PHY.C443 : 超伝導

履修の条件(知識・技能・履修済科目等)

履修条件は特に設けないが、関連する科目を履修することが望ましい。

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